Файл: Медников, В. А. Высоковольтные модулированные униполярные генераторы.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 22.10.2024

Просмотров: 66

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР

К У Й Б Ы Ш Е В С К И Й ордена ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ имени С. П. КОРОЛЕВА

В. А. МЕДНИКОВ, П. Е. МОЛОТОВ

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ

МОДУЛИРОВАННЫЕ

УНИПОЛЯРНЫЕ

ГЕНЕРАТОРЫ

ИЗДАТЕЛЬСТВО САРАТОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

Медников Валерий Александрович Молотов Петр Ефимович

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ МОДУЛИРОВАННЫЕ УНИПОЛЯРНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

Редакторы В. Я. Р е з н и к о в а , И. С. К о л ы ш е в а Технический редактор Н. М. К а л е н ю к Корректор Т. В. Т е л е п е г и н а ,

НГ03904. Подписано в печать 5.V. 1974 г. Формат 60X907i6Уел. печ. л. 10,5. Уч.-изд. л. 11,4. Тираж 1000 экз. Цена 1 р. 14 к.

Издательство Саратовского университета, г. Саратов, Университетская, 42.

Типография издательства «Волжская коммуна», г. Куйбышев, проспект Карла Маркса, 201. Заказ № 542.

(

© Издательство Саратовского университета, 1974.

В в е д е н и е

Сильные электрические поля за последние десятилетия все бо­ лее широко внедряются в науку и технику. Использование их в ядерных исследованиях, рентгенотехнике, электронной оптике, теле­ видении, в двигателях внутреннего сгорания для воспламенения смеси и интенсификации горения, в ряде технологических . процес­ сов (например, при сортировке и разделении материалов), электроокраске, пылеулавливании и других процессах электронно­ ионной технологии (ЭИТ), где электрическое поле, является рабо­ чим органом, требует специализированных высоковольтных источ­ ников напряжения.

Оптимальные амплитудно-временные параметры высокого на­ пряжения для указанных технологических процессов весьма раз­ нообразны. Чаще всего достаточно иметь постоянное и стабили­ зированное на заданном уровне высокое напряжение, однако, некоторые процессы ЭИТ происходят интенсивнее, если оно изменя­ ется во времени, оставаясь при этом униполярным. Форма напря­ жения определяется в процессе поиска экстремальных режимов технологических или исследовательских установок.

Для проведения таких экспериментов и обеспечения работы установок в оптимальном режиме необходимо иметь универсаль­ ный управляемый генератор униполярного высокого напряжения, способный воспроизводить заданную форму модулирующего сиг­ нала. Поэтому основные требования к генератору сводятся к обес­ печению точного соответствия формы высокого напряжения моду­ лирующему сигналу, стабильности его амплитудно-временных па­ раметров в процессе работы при изменении нагрузки и внешних условий. Большинство вышеперечисленных процессов требует на­

пряжений до 50-^-60 кв при токе до 1^-2 ма.

Модуляцйю высокого

напряжения рационально осуществлять спектром

частот от 0 до

5 кгц. Применение модулирующих частот свыше

5-М О кгц неце­

лесообразно из-за увеличения реактивных

токов

емкостной на­

грузки.

Специфической особенностью рассматриваемых устройств яв­ ляется многообразие статических и динамических параметров вы­ соковольтных нагрузок.

Несмотря на актуальность, затронутые проблемы в отечествен­ ной и зарубежной литературе освещены слабо. Круг вопросов, свя­

3

занных с созданием и использованием сильных нестационарных электрических полей, был предметом отдельных статей и исследо­ ваний.

В данной книге рассматриваются теоретические и эксперимен­ тальные вопросы разработки, проектирования и конструирования модулированных высоковольтных генераторов. Большое внимание уделяется анализу схем модуляции и технологии изготовления вы­ соковольтных блоков. Приводятся примеры схемного и конструк­ тивного решения стабилизированных и модулированных генерато­ ров высокого напряжения.

Принятые обозначения

« ь 0.2 — толщина слоя

первичной и вторичной обмоток;

 

В — статический коэффициент передачи тока триодом;

 

Вт — максимальная индукция сердечника;

 

Внач — начальная индукция;

 

Вн — индукция насыщения сердечника;

 

В 0 — остаточная индукция сердечника;

 

Ви — мгновенное значение индукции в сердечнике;

 

С и Сг, .... Сп—

электрическая емкость;'

 

C'v С'2,..., С,’ —

зарядные емкости II плеча выпрямителя;.

 

Сак — проходная емкость высоковольтных кенотронов;

 

Сб —

ускоряющая емкость;

,

Ск — корректирующая емкость;

 

Ско — емкость коллекторного перехода,транзистора;

транзисто­

CkS —< суммарная емкость коллекторных переходов батарей

 

ров;

емкость соединительного' кабеля;

 

Скаб — электрическая

 

Сп — электрическая емкость пк каскадного умножителя, приведенная

кповышающей обмотке высоковольтного трансформатора;

С’ — емкость схемы удвоения;

С0 — собственная емкость катушки повышающего контура;

 

Сое

— емкость секций; .

 

Г

 

 

 

Су

— зарядная емкость умножителя;

 

 

 

Сф — емкость фильтра;

 

 

 

 

 

Сэ

— блокировочная емкость экранной сетки;

 

1

i\

d — диаметр провода обмоток;

вторичной обмоток

du

— диаметр провода первичной и

трансформа­

 

Лвоз

тора;

расстояние

между

электродами

для

воздушного

 

— допустимое

 

 

промежутка;

 

 

 

 

 

 

d'B0R — толщина волокнистой изоляции;

 

 

 

 

dxuex

— толщина литой изоляции, обеспечивающая механическую проч­

 

 

ность;

допустимая

толщина литой изоляции,

обеспечива­

 

da — минимально

 

 

ющая электрическую прочность;

 

 

 

 

dR— толщина литой изоляции для равномерного электрического поля;

 

duoв

— минимально

допустимое

расстояние между

электродами по по­

 

 

верхности изоляции;

 

 

 

 

dA\

£ п — напряжение питания;

 

 

 

 

ha', Па— диаметр, высота и количество диодов;

 

 

4

E \, E i,... Ек —

ЭДС заряженных конденсаторов высоковольтного выпрямителя;

Ет —

амплитуда ЭДС;

Дном

— номинальное напряжение питания;

Е п шах

— максимальное напряжение питания;

Еп min- —

минимальное напряжение питания;

Со — напряжение анодного источника;

Есм — напряжение смещения;

е — ЭДС вторичной обмотки высоковольтного трансформатора;

/— частота преобразования напряжения;

/1 — резонансная частота первичной обмотки;

/' — резонансная частота высоковольтного трансформатора с выпря­ мителем удвоения;

f в

— наибольшая частота работы ферритового сердечника;

f (я)

~~ граничная частота усиления по току

/мод.верх — наибольшая из модулирующих частот;

/л

— резонансная частота трансформатора с п к каскадами умноже­

/ р

ния постоянного напряжения;

— резонансная частота;

.. ha — коэффициент стабилизации;

Д?о — напряженность магнитного поля в сердечнике; Н — параметр заливаемого изделия;

Из — коэрцетивная сила;

/— мгновенное значение тока; /а шах — максимальный ток анода;

/g ■/д 2,...Д б „ — ток базы 1, 2,

3-го транзисторов;

/бн

— ток базы насыщенного транзистора;

/б 2

— суммарный ток баз батареи транзисторов;

/б — ток базы транзисторов;

/вых -г- ток на выходе; /вх —• ток на входе схемы;

 

Id — ток диода;

 

 

Iи — ток измерительного делителя;

 

•

I к 1 —1 амплитудное значение тока коллектора

первой гармоники;

/ к

— мгновенное значение тока коллектора триода;

/х шах — амплитуда тс*а коллектора;

 

lu

h

— токи Ги II обмоток трансформатора;

 

/кшахн — суммарный ток коллекторов батареи транзисторов;

 

/ ко—

обратный ток коллектора;

,

/ кэн

—

ток коллектор-эмиттерного перехода

насыщенного транзистора;

Iэ доп — предельный ток транзистора;

/н — ток нагрузки; /нак — ток накала;

/о — постоянная составляющая тока; /р — ток рассогласования;

/с — входной ток в схеме сравнения; /ср — среднее значение тока анода;

Ian — ток сравнения максимальный; 1дН — ток резистора нагрузки;

/у — ток в управляющей обмотке дросселя ШИМ; /упр — ток управления дросселя насыщения;

/у шах — максимальный ток управления;

/э — ток эмиттера транзистора;

8/к — относительное уменьшение тока коллектора; г‘ь «2, — , in— контурные токи;

К— степень регулирования;

К\, Кг — кратность тока базы при включении и перед выключением тран­

зистора; К (в) — число слоев обмотки;

5

Ки — коэффициент передачи схемы измерения;

—поверхностный коэффициент для литой изоляции;

Кт — коэффициент заполнения сердечника по меди;

Кн — коэффициент нагрузки;

Ко — коэффициент передачи разомкнутой системы;

/бр — относительное повышение резонансной частоты обмоток высо­ ковольтного трансформатора;

Кс — коэффициент заполнения сердечника по стали;

Кст — коэффициент стабилизации;

Ко — коэффициент усиления разомкнутой системы; ■ /б(о>) — модуль коэффициента передачи;

L — -индуктивность;

L\, Z.2

— индуктивность первичной и вторичной обмоток трансформатора;

U

— допустимая величина индуктивности рассеяния;

 

Лд, —

индуктивность

рассеяния

высоковольтной

обмотки

трансфор­

 

 

матора;

 

 

 

 

 

Лдр — индуктивность дросселя;

 

 

 

 

Лдр min —

минимальная индуктивность дросселя;

 

 

, i s , , i s 2 —

индуктивность рассеяния обмоток трансформатора;

 

Lsn

—

индуктивность рассеяния обмоток трансформатора,

нагружен­

LSn

 

ного на п каскадный выпрямитель-умножитель;

 

— индуктивность

рассеяния

обмоток

трансформатора,

нагружен­

 

 

ного на схему удвоения;

 

 

 

 

i-rp — индуктивность высоковольтного трансформатора;

 

l\', I2

— длина провода I и II обмоток;

 

 

 

Ласл — длина магнитной силовой линии;

 

 

 

Ли

— средняя длина литка;

 

 

 

 

т — число фаз выпрямителя;

 

 

 

 

mi — множитель масштаба;

 

 

 

 

mi — масштаб времени;

 

на частоте fB;

 

Мв — коэффициент частотных искажений

 

п— число секций высоковольтной обмотки трансформатора;

пк — число каскадов умножения напряжения;

п0 — коэффициент преобразования;

till «2 — коэффициент трансформации;

пв — число транзисторов выходного каскада;

пл — число последовательно включенных диодов;

йпар> паое ~~ количество параллельно и последовательно включенных тран­

 

 

зисторов;

л общ —■общий коэффициент трансформации;

Р

— потери в выходном каскаде;

Ро

—

мощность, рассеиваемая на аноде кенотрона;

Р вх —

мощность, подводимая ко входу каскада;

Ргаб

— габаритная мощность трансформатора;

Ри

— мощность потерь в вентилях;

РИ — мощность потерь в схеме измерения;

Ртах — наибольшая мощность, рассеиваемая триодом;

РИ — мощность, подводимая в нагрузку;

Ри max — максимальная мощность в нагрузке;

Рнак — мощность накала кенотрона;

Р н— мощность источника при перегрузке;

Р о —

полная мощность, потребляемая - от первичных источников;

Р обр

— мощность, рассеиваемая в переходе р— п при обратном смещении;

Рпр —

мощность, рассеиваемая при прямом смещении;

Ррас — мощность рассеивания;

Ру

— потери энергии в управляющем элементе;

Р у,

—

мощность потерь в каждом транзисторе батареи;

Р у т а х

— максимальная мощность потерь в регуляторе;

АР нас ■— мощность потерь в насыщенных транзисторах;.

ДРпер — мощность потерь при переключении;

Д Ротс

— мощность потерь в закрытых транзисторах;

Q — добротность контура, содержащего вторичную обмотку высоко­

 

вольтного трансформатора;

 

iQo —■площадь поперечного сечения окна сердечника;'

<?с — площадь

поперечного

сечения

сердечника;

Ддр

— активное

сопротивление

дросселя;

Д эь Дэ2...Дэга— дополнительные резисторы в цепи эмиттеров;

ДбцДб» ...,Д б л— дополнительные сопротивления

в цепи без транзисторов;

Р в х у м

— входное сопротивление усилителя мощности;

R i

— внутреннее сопротивление кенотрона;

R iв— внутреннее сопротивление выпрямителя;

R н

— нагрузочный резистор;

 

 

R н

— приведенное сопротивление нагрузки;

R у — сопротивление управляющего элемента;

Дб; R бап — сопротивления балластного резистора;

Ддел — активное сопротивление высоковольтного делителя; R к — резистор в цепи коллектора транзистора;

Дпс — тепловое сопротивление триода;

Rc —• входное сопротивление схемы сравнения;

Д е т

— минимальное входное сопротивление

схемы сравнения;

Д эн

— эквивалентное сопротивление нагрузки;

г и Гг.......г п —

внутренние сопротивления вентилей;

 

г j, г 2 —

приведенное

сопротивление

потерь первичной и вторичной об­

 

 

моток трансформатора;

 

 

г 1 — внутреннее

сопротивление

генератора

напряжения;

гн — сопротивление нагрузки ШИМ;

гнас — сопротивление насыщенных транзисторов;

S i.

S

— крутизна переходной характеристики транзистора;

 

S 2

— площадь сечения провода первичной и вторичной обмоток тран­

 

 

сформатора;

 

 

 

 

S 0 — количество обмоток трансформатора;

 

 

•

S n — площадь поверхности;

среднего значения;

a s

— отклонение крутизны транзистора от

 

Т

— период колебаний;

 

 

 

Т в — время выключения транзистора;

 

 

Т й T z\...T i

— постоянная времени динамических звеньев;

 

 

А Т — относительный спад вершины импульса;

 

 

t

— текущий момент времени;

 

 

 

tn — температура перехода;

 

 

tn max — максимальная температура перехода;

 

 

U 1,

U г

— температура окружающей среды;

 

 

— напряжение

на первичной и вторичной обмотках трансформатора;

 

U бн — напряжение

на переходе б аза — эмиттер насыщенного транзистора;

 

Uбк — наибольшее

значение напряжения

коллектор-база

закрытого

Uбэтах

транзистора;

обратное напряжение база-эмиттерного

(

— наибольшее

перехода

 

Uбэ

закрытого транзистора;

 

 

 

— напряжение

база-эмиттерного перехода триода;

 

 

U вх

— входное напряжение;

 

 

.U вых

— выходное напряжение;

 

 

U вых

— напряжение на выходе схемы измерения;

 

 

U j — амплитудное

значение напряжения первичной обмотки

трансфор­

 

 

матора;

 

 

 

7

Смотрите также файлы